Большинство спецификаций закупок рассматривают Зону 1 и Зону 2 как смежные уровни риска на одной классификационной диаграмме, но инженерное расстояние между ними определяет принципиально разные архитектуры оборудования, нагрузки по техническому обслуживанию и общие профили затрат. Если в вашем проекте используется оборудование для Зоны 2 там, где для Зоны 1 требовались бы взрывозащищенные корпуса, разрыв в соответствии может проявиться только во время предварительной аудиторской проверки перед пусконаладкой — в этот момент стоимость исправления будет на порядок выше первоначальной разницы в спецификациях. В этой статье рассматриваются различия в методах защиты, сертификации, установке и стоимости жизненного цикла, которые определяют, какая категория оборудования принадлежит каждой зоне, опираясь на трехлетний опыт производства и реализации проектов в нефтегазовой, химической и фармацевтической объектах.
Как классификация зон определяет методы защиты оборудования
Классификация зон описывает вероятность и продолжительность наличия взрывоопасной атмосферы, и эта вероятность напрямую определяет концепцию защиты. Зона 1 определяется как область, где взрывоопасная газовая среда может возникнуть при нормальной эксплуатации. Зона 2 — это область, где взрывоопасная газовая среда не может возникнуть при нормальной эксплуатации и, если она возникает, сохраняется лишь в течение короткого периода времени.
Практическое следствие заключается в том, что оборудование для Зоны 1 должно содержать внутренний взрыв, ограничивать энергию или предотвращать попадание взрывоопасной атмосферы к источникам воспламенения, даже когда оборудование работает нормально и газ присутствует. Взрывозащищенные корпуса (Ex d) являются наиболее распространенным решением для Зоны 1: корпус спроектирован так, чтобы выдерживать внутренний газовый взрыв и гасить пламя при прохождении через обработанный пламегасительный зазор, чтобы внешняя атмосфера никогда не воспламенилась. Конструкции с повышенной безопасностью (Ex e), которые устраняют дуги и горячие поверхности за счет конструкции, а не сдерживают их, также используются в Зоне 1 для освещения и шартами коробок но требуют более строгих мер контроля при установке.
Оборудование для Зоны 2 работает на основе другого предположения: взрывоопасная атмосфера присутствует только при ненормальных условиях. Допускаются такие методы защиты, как Ex n (неискрящий) или Ex ec (менее строгий вариант с повышенной безопасностью), поскольку статистическое совпадение между неисправностью оборудования и выбросом газа приемлемо низкое. Пламегасительный зазор не требуется. Корпуса легче, кабельные вводы проще, а стоимость единицы продукции значительно снижается.
Я видел, как это различие проявлялось на одном нефтеперерабатывающем заводе, где зона насосного двигателя Зоны 1 требовала отключающих переключателей Ex d с обработанными пламегасительными зазорами и минимальным расстоянием между болтами 6 мм на крышках, в то время как для приборов Зоны 2 распределительные коробки на расстоянии 20 метров использовались корпуса Ex e со стандартными прокладками. Обе установки прошли инспекцию третьей стороной, но оборудование для Зоны 1 стоило примерно в 2,5 раза дороже за единицу. Разница не была избыточным проектированием — она напрямую соответствовала исследованию рассеивания газа, которое поместило уплотнения насоса внутрь контура Зоны 1.
Сертификация и маркировка: что требуется для Зоны 1 и Зоны 2
Сертификация — это то, где многие сравнения тендеров идут не так, потому что покупатели сравнивают наличие сертификата вместо объема сертификата. Сертификат для Зоны 1 охватывает применение в Зоне 2 в рамках системы IEC 60079, но обратное никогда не бывает верным. Когда производитель предлагает оборудование, «сертифицированное для Зоны 2», орган по сертификации только проверил, что конструкция соответствует сниженным требованиям концепций защиты, таких как Ex nA, Ex nR или Ex ec. Оборудование не было протестировано на способность выдерживать внутренний взрыв или соответствовать требованиям к пламегасительному зазору Ex d.
Маркировка оборудования рассказывает всю историю. Взрывозащищенный корпус Ex d для Зоны 1 имеет маркировку, такую как Ex db IIC T6 Gb, где «db» указывает на уровень взрывозащиты, подходящий для Зоны 1, «IIC» охватывает самую широкую группу газов, включая водород и ацетилен, «T6» ограничивает температуру поверхности до 85°C, а «Gb» указывает на уровень защиты оборудования для Зоны 1. Эквивалент для Зоны 2 может выглядеть как Ex ec IIC T4 Gc. Символы «ec» и «Gc» являются решающими: они сообщают инспектору по установке, что это оборудование не рассчитано на Зону 1, независимо от внешнего вида корпуса.
На проектах, которые поддерживала наша команда, наиболее частым результатом сертификации во время заводских приемочных испытаний является то, что в спецификации для Зоны 1 было указано «Ex d IIB T4», но присутствующий газ был водород, который требует IIC. Вторым по распространенности является то, что пакет закупок смешивал оборудование для Зоны 1 и Зоны 2, не проверяя, что оборудование для Зоны 2 имеет сертификат, явно декларирующий уровень защиты Gc. Если ваш проект включает смешанные зоны, запросите полный сертификат IECEx или ATEX для каждого пункта и проверьте символ EPL перед принятием предложения.
Различия в установке и кабельных вводах, влияющие на стоимость проекта
Выбор кабельных сальников раскрывает границу зоны более четко, чем любая другая маркировка корпуса. Оборудование Ex d для Зоны 1 требует взрывозащищенный кабельный сальник, который поддерживает целостность пламегасительного зазора в точке ввода. Сальник должен иметь ту же сертификацию Ex d, что и корпус, а установщик должен убедиться, что компаундная барьерная или эластомерная уплотнительная прокладка соответствует той же группе газов и классу температуры. Когда кабель бронирован, сальник также должен одновременно заделывать броню и поддерживать пламегасительный зазор. Эти сальники являются обработанными компонентами с контролируемой длиной и диаметром пламегасительного зазора — они не взаимозаменяемы с промышленными погодозащищенными сальниками.
Оборудование Ex e или Ex n для Зоны 2 допускает сальники с повышенной безопасностью или, во многих случаях, стандартные промышленные кабельными флегмами с соответствующим уровнем защиты от проникновения. Разница в стоимости на точку ввода обычно составляет от 3 до 5 раз, и на распределительном щите с 20 кабельными вводами только эта разница может увеличить стоимость установки на несколько тысяч долларов.
Помимо сальника, расходятся и методы подключения проводки. Клеммные коробки Ex e для Зоны 1 требуют, чтобы каждая клемма проводника поддерживала заданные расстояния утечки и зазоры в соответствии со стандартом повышенной безопасности. Неискрящие клеммные коробки для Зоны 2 имеют менее строгие требования к расстояниям. Трудозатраты на установку и время инспекции для цепей Зоны 1 измеримо выше — это то, что сметчики EPC должны учитывать в косвенных статьях затрат, а не скрывать в единичной норме, которая не различает зоны.
Материал корпуса и экологические факторы
Классификация зон определяет метод взрывозащиты, но окружающая среда — солевой туман, химической воздействие, экстремальные температуры — определяет материал корпуса. На морских платформах, где зоны классификации 1 для газовых групп обычно включают IIC (водород из аккумуляторных помещений) и IIB (углеводородные пары на верхних палубах), выбор материала корпуса определяется стойкостью к коррозии в той же мере, что и взрывозащитой.
Корпуса из алюминиевого сплава без меди с порошковым покрытием используются в большинстве наземных применений в зонах 1 и 2 и обеспечивают степень защиты IP66 и коррозионную стойкость WF2 при правильном подборе. Наша библиотека продуктов предлагает серии распределительных щитов HRMD92 и HRMD93 из этого материала, и мы поставляли эти корпуса на объекты от пустынных резервуарных парков до тропических химических терминалов без рекламаций по гарантии, связанных с коррозией, за десятилетний период наблюдения.
Нержавеющая сталь используется, когда в атмосфере присутствуют хлориды в концентрациях, атакующих алюминий. Морские верхние палубы, прибрежные СПГ-терминалы и зоны погрузки у доков относятся к этой категории. Серия клеммных коробок BXJ-S использует корпуса из нержавеющей стали 316L именно для таких установок. Премия за стоимость материала по сравнению с алюминием составляет примерно от 60 до 80 процентов, но она исключает периодическую замену корпуса, которая потребовалась бы алюминию в солевой среде зоны 1.
Одним из материалов, который создает реальную точку принятия решения между зоной 1 и зоной 2, является стеклопластик (GRP). Корпуса из GRP обеспечивают превосходную коррозионную стойкость при более низкой стоимости, чем нержавеющая сталь, и широко используются в зонах 2 и 22 (горючая пыль). GRP обычно не сертифицирован для огнестойкой конструкции Ex d, поэтому его использование в зоне 1 ограничено конструкциями с повышенной безопасностью Ex e, такими как BXM(D)8050 распределительные коробки для освещения в нашем ассортименте. Если ваша спецификация для зоны 1 требует огнестойкой защиты, GRP исключается из списка материалов, и выбор сужается до алюминия или нержавеющей стали.
Когда оборудование зоны 2 становится более выгодным коммерческим выбором
Техническое обсуждение может создать впечатление, что оборудование зоны 1 всегда является более безопасным или консервативным выбором, но эта логика рушится при ограничениях бюджета проекта. Оборудование зоны 2 существует потому, что анализ рисков определил, что вероятность наличия взрывоопасной атмосферы не оправдывает полную огнестойкую архитектуру, а спецификация оборудования зоны 1 в зонах 2 увеличивает капитальные затраты без соответствующего повышения безопасности.
Коммерческое обоснование для оборудования зоны 2 наиболее убедительно в крупномасштабных установках, где исследование рассеивания газа подтверждает классификацию зоны 2: освещение периметра резервуарного парка, вентиляторы вентиляции компрессорных укрытий и кабельные распределительные коробки вдоль трубопроводов являются типичными примерами. Замена прожектора Ex d зоны 1 на прожектор Ex nR зоны 2 на резервуарном парке с 40 опорами существенно снижает стоимость осветительного оборудования, а обоснование безопасности полностью поддерживается чертежом классификации опасной зоны.
Если ваш проект включает обе зоны, консолидация заказа оборудования у производителя, выпускающего сертифицированную продукцию как для зоны 1, так и для зоны 2, упрощает пакет документации и исключает взаимные обвинения, которые возникают, когда два поставщика утверждают, что интерфейс является ответственностью другого. Поставщик с одним источником также может заводским образом собирать распределительные шкафы смешанных зон — например, камеру ввода основного питания Ex d зоны 1 с исходящими цепями Ex e зоны 2 — что сокращает время монтажа на месте и позволяет избежать неопределенности сертификации комбинаций, собранных на месте.
Часто задаваемые вопросы о выборе оборудования для зон 1 и 2
Могу ли я установить сертифицированное оборудование зоны 2 в зоне 1, если приму дополнительные меры безопасности?
Нет. Дополнительные внешние меры — обнаружение газа, блокировка вентиляции, административные процедуры — не меняют сертификацию оборудования. EPL (Gb для зоны 1, Gc для зоны 2) оборудования определяется концепцией защиты, встроенной в оборудование и проверенной органом по сертификации. Светильник Ex n зоны 2 остается устройством Gc независимо от количества установленных в зоне газоанализаторов. Единственный допустимый путь использования оборудования зоны 2 в зоне 1 — это если само оборудование имеет двойную сертификацию для обоих уровней защиты, что встречается крайне редко и будет явно указано в сертификате.
Насколько дороже стоит взрывозащищенное электрооборудование зоны 1 по сравнению с зоной 2?
Множитель зависит от категории продукта. Для освещения прожектор Ex d зоны 1 обычно стоит в 2-2,5 раза дороже эквивалентного прожектора Ex n зоны 2. Для распределительных щитов соотношение может достигать 3-4 раз, поскольку огнестойкий корпус требует более толстых стенок, обработанных пламегасителей и сертифицированных компонентов ввода кабеля. Общая стоимость установки еще шире, если учесть огнестойкие кабельные вводы и дополнительные часы инспекции. По нашему опыту проектов, подход смешанных зон — оборудование зоны 1 только там, где это требуется чертежом классификации, а в остальных местах — зоны 2 — снижает общую стоимость электрического пакета на 20-30 процентов по сравнению с универсальной спецификацией зоны 1.
Что произойдет, если инспектор обнаружит оборудование зоны 2, установленное в зоне 1?
Инспектор выдаст отчет о несоответствии, и оборудование будет помечено для замены до получения предприятием разрешения на эксплуатацию. Это не незначительное замечание, которое можно закрыть дополнением к оценке рисков. Сертификация оборудования не поддерживает эксплуатацию в зоне 1, и инспектор не имеет права принимать его. Стоимость замены включает не только оборудование, но и трудозатраты на монтаж, повторное подключение, повторную инспекцию и задержку в графике — все это усугубляется, если несоответствие обнаружено во время предпусконаладочных работ, а не на этапе рассмотрения представленной документации на оборудование. Именно поэтому мы советуем EPC-подрядчикам представлять полный сертификат, а не только техническое описание, в течение цикла утверждения.
Меняется ли требование к классу температуры между зоной 1 и зоной 2?
Выбор класса температуры определяется присутствующим газом или паром, а не зоной. Водород требует T1 (максимальная температура поверхности 450°C), но на практике указывается оборудование с рейтингом T6 (85°C), поскольку драйверы LED и электронные компоненты в современном взрывозащищённом оборудовании уже соответствуют T6 или T5 без дополнительных затрат. Зона влияет на доступные концепции защиты, но после выбора концепции защиты требование к классу температуры для данного газа одинаково в Зоне 1 и Зоне 2. Ацетилен всегда требует T2 или лучше независимо от занимаемой зоны. Практическая разница в том, что корпуса взрывозащищённых устройств Zone 1 d имеют большую тепловую массу и могут работать при меньшей температуре поверхности при одинаковой внутренней тепловой нагрузке, что может облегчить достижение T6 в Zone 1 по сравнению с компактным взрывозащищённым светильником Zone 2 n с меньшей площадью поверхности для рассеивания тепла.
Безопаснее ли просто указывать оборудование Zone 1 для всей опасной зоны?
Не обязательно. Общие требования к Zone 1 создают свои собственные проблемы. Оборудование Zone 1 тяжелее, что усложняет его монтаж на трубопроводных рамах и платформах сосудов. Большие объёмы корпусов увеличивают внутренний объём газа, который необходимо очищать или инертировать в системах с избыточным давлением (Ex p). Задачи по техническому обслуживанию занимают больше времени, поскольку корпуса Ex d требуют определённых последовательностей затяжки болтов и проверки зазора в пламегасителе при замене крышек. Ни один из этих факторов не повышает безопасность в зоне Zone 2 — они увеличивают операционные сложности без обоснования снижения риска. Самый безопасный подход — точно следовать чертежу классификации опасной зоны: оборудование Zone 1 в Zone 1, оборудование Zone 2 в Zone 2.
Для проектов, где чертёж классификации опасной зоны показывает смешанные зоны, объединение взрывозащищённого оборудования Zone 1 и Zone 2 у производителя, имеющего сертификаты для обеих категорий, упрощает процедуру одобрения и устраняет разрывы в интерфейсах. Отправьте список оборудования и данные о классификации зон на gm*@***om.com или позвоните по номеру +86 21 39977076, и наша инженерная команда подтвердит правильный метод защиты для каждого номера тега перед подготовкой коммерческого предложения.
Если вас интересует, ознакомьтесь с этими связанными статьями:
Warom провёл конференцию по награждению выдающихся сотрудников за 2024 год
Взрывозащищенные электромагнитные клапаны: контроль безопасности газопроводов
Новая фабрика WAROM MENA
Взрывозащищённые соединительные коробки: обеспечение надёжности соединений инструментальных кабелей
С более чем десятилетним опытом он — опытный инженер по взрывобезопасности электротехники, специализирующийся на проектировании и производстве безопасной и взрывобезопасной продукции. Он обладает глубокими знаниями в ключевых сферах, включая системы взрывозащиты, освещение для атомной энергетики, морскую безопасность, пожарную защиту и интеллектуальные системы управления. В Warom Technology Incorporated Company он занимает две руководящие должности: заместитель главного инженера по международному бизнесу и руководитель отдела международных НИОКР, где курирует исследования и разработки и обеспечивает точную передачу проектной документации для международных проектов. Стремясь к продвижению глобальной промышленной безопасности, он сосредоточен на преобразовании сложных технологий в практические решения, помогающие клиентам внедрять более безопасные, умные и надёжные системы управления по всему миру.
Qi Lingyi